MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  itg1ge0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem itg1ge0 24294
Description: Closure of the integral on positive simple functions. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jun-2014.)
Assertion
Ref Expression
itg1ge0 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → 0 ≤ (∫1𝐹))

Proof of Theorem itg1ge0
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 i1frn 24285 . . . . 5 (𝐹 ∈ dom ∫1 → ran 𝐹 ∈ Fin)
2 difss 4062 . . . . 5 (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹
3 ssfi 8726 . . . . 5 ((ran 𝐹 ∈ Fin ∧ (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ran 𝐹) → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
41, 2, 3sylancl 589 . . . 4 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
54adantr 484 . . 3 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → (ran 𝐹 ∖ {0}) ∈ Fin)
6 i1ff 24284 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ dom ∫1𝐹:ℝ⟶ℝ)
76adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → 𝐹:ℝ⟶ℝ)
87frnd 6498 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → ran 𝐹 ⊆ ℝ)
98ssdifssd 4073 . . . . 5 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → (ran 𝐹 ∖ {0}) ⊆ ℝ)
109sselda 3918 . . . 4 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 𝑥 ∈ ℝ)
11 i1fima2sn 24288 . . . . 5 ((𝐹 ∈ dom ∫1𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑥})) ∈ ℝ)
1211adantlr 714 . . . 4 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (vol‘(𝐹 “ {𝑥})) ∈ ℝ)
1310, 12remulcld 10664 . . 3 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝑥 · (vol‘(𝐹 “ {𝑥}))) ∈ ℝ)
14 eldifi 4057 . . . . 5 (𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0}) → 𝑥 ∈ ran 𝐹)
15 0cn 10626 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℂ
16 fnconstg 6545 . . . . . . . . . . . 12 (0 ∈ ℂ → (ℂ × {0}) Fn ℂ)
1715, 16ax-mp 5 . . . . . . . . . . 11 (ℂ × {0}) Fn ℂ
18 df-0p 24278 . . . . . . . . . . . 12 0𝑝 = (ℂ × {0})
1918fneq1i 6424 . . . . . . . . . . 11 (0𝑝 Fn ℂ ↔ (ℂ × {0}) Fn ℂ)
2017, 19mpbir 234 . . . . . . . . . 10 0𝑝 Fn ℂ
2120a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ dom ∫1 → 0𝑝 Fn ℂ)
226ffnd 6492 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ dom ∫1𝐹 Fn ℝ)
23 cnex 10611 . . . . . . . . . 10 ℂ ∈ V
2423a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ dom ∫1 → ℂ ∈ V)
25 reex 10621 . . . . . . . . . 10 ℝ ∈ V
2625a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ dom ∫1 → ℝ ∈ V)
27 ax-resscn 10587 . . . . . . . . . 10 ℝ ⊆ ℂ
28 sseqin2 4145 . . . . . . . . . 10 (ℝ ⊆ ℂ ↔ (ℂ ∩ ℝ) = ℝ)
2927, 28mpbi 233 . . . . . . . . 9 (ℂ ∩ ℝ) = ℝ
30 0pval 24279 . . . . . . . . . 10 (𝑦 ∈ ℂ → (0𝑝𝑦) = 0)
3130adantl 485 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ dom ∫1𝑦 ∈ ℂ) → (0𝑝𝑦) = 0)
32 eqidd 2802 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ dom ∫1𝑦 ∈ ℝ) → (𝐹𝑦) = (𝐹𝑦))
3321, 22, 24, 26, 29, 31, 32ofrfval 7401 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (0𝑝r𝐹 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ 0 ≤ (𝐹𝑦)))
3433biimpa 480 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → ∀𝑦 ∈ ℝ 0 ≤ (𝐹𝑦))
3522adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → 𝐹 Fn ℝ)
36 breq2 5037 . . . . . . . . 9 (𝑥 = (𝐹𝑦) → (0 ≤ 𝑥 ↔ 0 ≤ (𝐹𝑦)))
3736ralrn 6835 . . . . . . . 8 (𝐹 Fn ℝ → (∀𝑥 ∈ ran 𝐹0 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ 0 ≤ (𝐹𝑦)))
3835, 37syl 17 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → (∀𝑥 ∈ ran 𝐹0 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ ℝ 0 ≤ (𝐹𝑦)))
3934, 38mpbird 260 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → ∀𝑥 ∈ ran 𝐹0 ≤ 𝑥)
4039r19.21bi 3176 . . . . 5 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ ran 𝐹) → 0 ≤ 𝑥)
4114, 40sylan2 595 . . . 4 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 0 ≤ 𝑥)
42 i1fima 24286 . . . . . 6 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol)
4342ad2antrr 725 . . . . 5 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → (𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol)
44 mblss 24139 . . . . . . 7 ((𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol → (𝐹 “ {𝑥}) ⊆ ℝ)
45 ovolge0 24089 . . . . . . 7 ((𝐹 “ {𝑥}) ⊆ ℝ → 0 ≤ (vol*‘(𝐹 “ {𝑥})))
4644, 45syl 17 . . . . . 6 ((𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol → 0 ≤ (vol*‘(𝐹 “ {𝑥})))
47 mblvol 24138 . . . . . 6 ((𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol → (vol‘(𝐹 “ {𝑥})) = (vol*‘(𝐹 “ {𝑥})))
4846, 47breqtrrd 5061 . . . . 5 ((𝐹 “ {𝑥}) ∈ dom vol → 0 ≤ (vol‘(𝐹 “ {𝑥})))
4943, 48syl 17 . . . 4 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 0 ≤ (vol‘(𝐹 “ {𝑥})))
5010, 12, 41, 49mulge0d 11210 . . 3 (((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) ∧ 𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})) → 0 ≤ (𝑥 · (vol‘(𝐹 “ {𝑥}))))
515, 13, 50fsumge0 15146 . 2 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → 0 ≤ Σ𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑥 · (vol‘(𝐹 “ {𝑥}))))
52 itg1val 24291 . . 3 (𝐹 ∈ dom ∫1 → (∫1𝐹) = Σ𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑥 · (vol‘(𝐹 “ {𝑥}))))
5352adantr 484 . 2 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → (∫1𝐹) = Σ𝑥 ∈ (ran 𝐹 ∖ {0})(𝑥 · (vol‘(𝐹 “ {𝑥}))))
5451, 53breqtrrd 5061 1 ((𝐹 ∈ dom ∫1 ∧ 0𝑝r𝐹) → 0 ≤ (∫1𝐹))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1538  wcel 2112  wral 3109  Vcvv 3444  cdif 3881  cin 3883  wss 3884  {csn 4528   class class class wbr 5033   × cxp 5521  ccnv 5522  dom cdm 5523  ran crn 5524  cima 5526   Fn wfn 6323  wf 6324  cfv 6328  (class class class)co 7139  r cofr 7392  Fincfn 8496  cc 10528  cr 10529  0cc0 10530   · cmul 10535  cle 10669  Σcsu 15038  vol*covol 24070  volcvol 24071  1citg1 24223  0𝑝c0p 24277
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2114  ax-9 2122  ax-10 2143  ax-11 2159  ax-12 2176  ax-ext 2773  ax-rep 5157  ax-sep 5170  ax-nul 5177  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7445  ax-inf2 9092  ax-cnex 10586  ax-resscn 10587  ax-1cn 10588  ax-icn 10589  ax-addcl 10590  ax-addrcl 10591  ax-mulcl 10592  ax-mulrcl 10593  ax-mulcom 10594  ax-addass 10595  ax-mulass 10596  ax-distr 10597  ax-i2m1 10598  ax-1ne0 10599  ax-1rid 10600  ax-rnegex 10601  ax-rrecex 10602  ax-cnre 10603  ax-pre-lttri 10604  ax-pre-lttrn 10605  ax-pre-ltadd 10606  ax-pre-mulgt0 10607  ax-pre-sup 10608
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2601  df-eu 2632  df-clab 2780  df-cleq 2794  df-clel 2873  df-nfc 2941  df-ne 2991  df-nel 3095  df-ral 3114  df-rex 3115  df-reu 3116  df-rmo 3117  df-rab 3118  df-v 3446  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-pss 3903  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-tp 4533  df-op 4535  df-uni 4804  df-int 4842  df-iun 4886  df-br 5034  df-opab 5096  df-mpt 5114  df-tr 5140  df-id 5428  df-eprel 5433  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5482  df-se 5483  df-we 5484  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-pred 6120  df-ord 6166  df-on 6167  df-lim 6168  df-suc 6169  df-iota 6287  df-fun 6330  df-fn 6331  df-f 6332  df-f1 6333  df-fo 6334  df-f1o 6335  df-fv 6336  df-isom 6337  df-riota 7097  df-ov 7142  df-oprab 7143  df-mpo 7144  df-of 7393  df-ofr 7394  df-om 7565  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-2o 8090  df-oadd 8093  df-er 8276  df-map 8395  df-pm 8396  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-dju 9318  df-card 9356  df-pnf 10670  df-mnf 10671  df-xr 10672  df-ltxr 10673  df-le 10674  df-sub 10865  df-neg 10866  df-div 11291  df-nn 11630  df-2 11692  df-3 11693  df-n0 11890  df-z 11974  df-uz 12236  df-q 12341  df-rp 12382  df-xadd 12500  df-ioo 12734  df-ico 12736  df-icc 12737  df-fz 12890  df-fzo 13033  df-fl 13161  df-seq 13369  df-exp 13430  df-hash 13691  df-cj 14454  df-re 14455  df-im 14456  df-sqrt 14590  df-abs 14591  df-clim 14841  df-sum 15039  df-xmet 20088  df-met 20089  df-ovol 24072  df-vol 24073  df-mbf 24227  df-itg1 24228  df-0p 24278
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator